KR101622272B1 - 향상된 효율로 ｅｕｖ 방사선 또는 소프트 ｘ선을 생성하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

향상된 효율로 ｅｕｖ 방사선 또는 소프트 ｘ선을 생성하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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펠릭스 에이. 쿠에퍼
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코닌클리케 필립스 엔.브이.
우시오덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 전기적으로 작동되는 방전에 의하여 광학 방사선, 특히 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 적어도 2개의 전극들(1, 2) 사이의 가스 매질에서 플라스마(15)가 점화되고, 상기 가스 매질은, 방전 공간에서 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 도포되며 하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔에 의해 적어도 부분적으로 증발되는 액상 재료(6)로부터 적어도 부분적으로 생성된다. 제안된 방법 및 장치에서는 상기 표면(들) 상에 각각의 전기 방전의 시간 간격 내에서 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18)이 인가된다. 이러한 수단에 의해, 각각의 전기 방전 내에서 하나의 단일 에너지 펄스만을 사용하는 것과 비교하여 콜렉팅가능한 변환 효율이 증가된다.

Description

향상된 효율로 ＥＵＶ 방사선 또는 소프트 Ｘ선을 생성하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR GENERATING EUV RADIATION OR SOFT X-RAYS WITH ENHANCED EFFICIENCY}
본 발명은, 전기적으로 작동되는 방전에 의하여, 광학 방사선, 특히 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 생성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 방전 공간 내의 적어도 2개의 전극들 사이의 가스 매질에서 플라스마가 점화되고, 상기 플라스마는 생성될 상기 방사선을 방출하고, 상기 가스 매질은, 상기 방전 공간에서 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 도포되며 하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔(pulsed energy beams)에 의해 적어도 부분적으로 증발되는 액상 재료로부터 적어도 부분적으로 생성된다. 그러한 방전 기반 광원들은 특히 대략 1 nm와 20 nm 사이의 파장 범위의 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 방출할 때 EUV 리소그래피 및 계측학(metrology)의 분야에서 주로 요구된다.
상기 종류의 광원들에서 방사선은 펄스 전류에 의해 생성된 핫 플라스마(hot plasma)로부터 방출된다. 매우 강력한 EUV 방사선 생성 장치들은 요구되는 플라스마를 생성하기 위해 금속 증기로 작동된다. 그러한 장치의 일례는 WO2005/025280 A2에 제시되어 있다. 이 공지된 EUV 방사선 생성 장치에서 금속 증기는, 방전 공간 내의 표면에 도포되며 펄스 에너지 빔, 특히 레이저 빔에 의해 적어도 부분적으로 증발되는 금속 용융물로부터 생성된다. 이 장치의 바람직한 실시예에서 2개의 전극들은 장치의 동작 동안에 회전되는 회전가능하게 장착 형성된 전극 휠들(electrode wheels)이다. 그 전극 휠들은 회전 동안에 금속 용융물을 갖는 컨테이너들 내에 잠긴다. 도포된 금속 용융물로부터 금속 증기를 생성하기 위하여 전극들 중 하나의 표면에 직접 펄스 레이저 빔이 지향된다. 이 금속 증기 클라우드(metal vapor cloud)는 제2 전극 쪽으로 확장되며 충전된 커패시터 뱅크(charged capacitor bank)에 연결되는 2개의 전극들 사이에 단락(short circuit)을 일으켜, 그에 따라 전기 방전을 점화한다. 전기 회로의 낮은 인덕턴스로 인해, 플라스마를 약 100 ns 내에서 수십 eV까지 가열하는 수십 kA를 갖는 전기 펄스가 생성된다. 이 가열을 통하여 원하는 이온화 스테이지들이 빠지며 핀치 플라스마(pinch plasma)로부터 EUV 영역의 방사선이 방출된다. 변환 효율은 EUV 방사선, 즉 2π sr에서 방출된, 13.5 nm에 중심을 둔 2% 대역폭과 커패시터 뱅크에 처음에 저장된 에너지의 비율로서 정의된다.
EUV 스캐너에서의 이 EUV 방사선의 인가를 위해서는 펄스마다 생성된 EUV 방사선의 양만이 중요한 것이 아니라, 스캐너에 의해 사용될 수 있는 부분(fraction)도 중요하다. 이것은 약 1 mm 직경을 갖는 구체로부터 시작되는 방사선에 대해서만 적용된다. 정확한 직경은 콜렉터 광학계(collector optics)의 입체각(solid angle) 및 스캐너의 에텐듀(etendue)에 의존한다. 특히, 소위 "아헤너 램프"(Aachener Lampe)의 상기와 같은 방전 생성된 플라스마에 대하여, 생성된 EUV 방사선의 전부가 다 상기 콜렉팅가능한 볼륨(collectable volume) 내에 중심을 두는 것은 아니라는 것이 알려져 있다. 이것은 주로 플라스마의 중심과 전극들 중 하나의 전극 사이에 큰 영역이 있고 그 영역으로부터도 EUV가 방출되기 때문이다. 낮은 강도에도 불구하고, 이 영역으로부터 방출되는 에너지의 총량은 그것의 큰 볼륨 때문에 여전히 상당하다. 콜렉팅가능한 변환 효율(collectable conversion efficiency; CCE)은 콜렉팅가능한 EUV 방사선과 전기 펄스 에너지의 비율이고, 따라서 EUV 생성의 전체 효율에 대한 메트릭(metric)이다.
본 발명의 목적은 향상된 콜렉팅가능한 변환 효율로 전기적으로 작동되는 방전에 의하여 광학 방사선, 특히 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 생성하기 위한 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
이 목적은 청구항 제1항에 따른 장치 및 청구항 제9항에 따른 방법으로 달성된다. 이 방법 및 장치의 유리한 실시예들은 종속 청구항들의 대상이고 본 설명의 다음 부분들에서 더 설명된다.
제안된 방법에서는 방전 공간 내의 적어도 2개의 전극들 사이의 가스 매질에서 플라스마가 점화되고, 상기 플라스마는 생성될 방사선을 방출한다. 상기 가스 매질은, 상기 방전 공간에서 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 도포되며 하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔에 의해 적어도 부분적으로 증발되는 액상 재료로부터 적어도 부분적으로 생성되며, 상기 펄스 에너지 빔은, 예를 들면, 이온 또는 전자 빔이고 바람직한 실시예에서는 레이저 빔일 수 있다. 상기 펄스 에너지 빔(들)의 펄스들은 각각의 전기 방전의 시간 간격 내에서 상기 펄스 에너지 빔(들)의 적어도 2개의 연속적인 펄스들이 상기 표면(들) 상에 지향되어 상기 도포된 액상 재료를 증발시키도록 생성된다.
대응하는 장치는, 적어도 2개의 전극들 - 상기 전극들은, 방전 공간 내에서 서로로부터 상기 전극들 사이의 가스 매질에서 플라스마를 점화할 수 있게 하는 거리를 두고 배열됨 -, 상기 방전 공간에서 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 액상 재료를 도포하기 위한 장치, 및 하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔을 상기 표면(들) 상에 지향시켜 상기 도포된 액상 재료를 적어도 부분적으로 증발시킴으로써 상기 가스 매질의 적어도 일부를 생성하도록 되어 있는 에너지 빔 장치를 포함한다. 상기 에너지 빔 장치는 각각의 전기 방전의 시간 간격 내에서 상기 펄스 에너지 빔(들)의 적어도 2개의 연속적인 펄스들을 상기 표면(들) 상에 인가하도록 설계된다. 이 제안된 장치는 다르게는, 본 명세서에 참조로 포함되는 WO2005/025280 A2에서 설명된 장치와 같이 구성될 수 있다.
이 제안된 방법 및 장치의 주요한 양태는 각각의 전극 방전에 대하여 하나의 단일 에너지 빔 펄스만을 인가하는 것이 아니라, 각각의 전기 방전 또는 전류 펄스의 시간 간격 내에서 적어도 2개의 연속적인 펄스들을 인가하는 것이다. 상기 시간 간격은 대응하는 전기 방전을 시작하는 제1 에너지 빔 펄스의 인가로 시작되고 대응하는 전류 펄스 후에 커패시터 뱅크가 방전될 때 끝난다. 각각의 전기 방전 동안에 2개 이상의 연속적인 펄스들에 의한 액상 재료의 증발로 인해 플라스마의 공간 분포 및 그에 따른 생성된 방사선의 공간 분포는 방전마다 하나의 단일 에너지 빔 펄스만을 사용하는 경우보다 볼륨 내에 훨씬 더 많이 집중된다. 이로 인해 생성된 방사선 중 훨씬 더 많은 부분이 스캐너에 의해 사용될 수 있도록 콜렉팅가능한 변환 효율이 증가한다. 더 많이 집중된 방사선 방출의 다른 이점은 고강도 영역이 하나의 단일 펄스를 사용한 경우보다 콜렉션 볼륨의 중앙에 더 가까이 위치하고, 이는 또한 방사선이 사용되는 스캐너의 광학적 성능을 향상시킨다는 것이다.
이 방법 및 장치의 유리한 실시예에서 상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들은 300 ns 이하의 상호 시간 지연을 두고 인가된다. 그러한 짧은 시간 간격으로 인해 하나의 단일 펄스만을 사용한 것과 비교하여 콜렉팅가능한 변환 효율의 상당한 증가가 달성된다. 상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들은 2개의 개별 에너지 빔 소스들, 특히 레이저 소스들을 사용함으로써 생성될 수 있고, 각각의 에너지 빔 소스들은 적절한 타이밍을 달성하기 위하여 그들의 고유한 트리거를 갖는다. 펄스 에너지 빔이 2개 이상의 부분 빔들로 분리되는, 하나의 단일 에너지 빔 소스만을 사용하는 것도 가능하다. 그러면 단일 펄스들 사이의 지연들은 상이한 부분 빔들에 대한 상이한 지연 라인들에 의해 달성된다. 하나의 빔을 수개의 부분 빔들로 분리하기 위한 적절한 빔 스플리터들, 특히 레이저 빔들에 대한 빔 스플리터들은 이 기술 분야에 공지되어 있다.
응용에 따라서 그 대응하는 응용에 대한 최대 콜렉팅가능한 변환 효율을 얻기 위하여 수개의 파라미터들이 최적화될 수 있다. 이 파라미터들은 연속적인 펄스들 사이의 시간 지연, 연속적인 펄스들의 편광, 연속적인 펄스들의 파장, 움직이는 표면(들) 상의 연속적인 펄스들의 공간 및 시간 강도 분포뿐만 아니라 움직이는 표면(들) 상의 이 펄스들의 입사각이다. 이것은 또한, 상기 2개 이상의 연속적인 펄스들 각각이 다른 편광, 파장, 움직이는 표면(들) 상의 공간 및 시간 강도 분포, 및 움직이는 표면(들) 상의 입사각을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 상기 공간 강도 분포는 각각의 개별 레이저 빔에 대한 개별 광학계에 의해 제어될 수 있다. 상기 최적화는 상기 파라미터들 중 하나 또는 전부 또는 상기 파라미터들의 임의의 가능한 조합으로 수행될 수 있다.
유리한 실시예에서 상기 파라미터들 중 적어도 하나는 진단 유닛을 사용한 적절한 측정치들에 기초하여 제어된다. 이 측정치들은 콜렉팅가능한 볼륨에서의 EUV 수율(yield)을 포함할 수 있고 또한 플라스마에 의해 방출된 고속 이온들의 양의 측정치를 포함할 수 있다. 예를 들면 역광(back lighted) CCD 카메라 또는 포토다이오드와 같은, 적절한 방사선 검출기들을 사용하여 EUV 수율을 측정할 때, 파라미터들은 유리하게는 콜렉팅가능한 볼륨에서 최대 EUV 수율을 얻기 위해 최적화된다. 고속 이온들의 출력을 측정할 때, 파라미터들은 콜렉터를 스퍼터(sputter)할 수 있는 고속 이온들의 최저 출력을 달성하기 위해 제어될 수 있다. 상기 경우들에서 대응하는 장치는 측정 결과들에 기초하여 상기 파라미터들 중 적어도 하나를 제어하는 제어 유닛을 포함한다.
고속 이온들의 출력을 측정하기 위해, 커패시터 뱅크 또는 전극 시스템의 부근에 작은 픽업 코일(pick-up coil)이 배치될 수 있다. 이 코일은 전류의 시간 도함수에 비례하는 전압을 생성하는데, 이는 전류와 전압 양자 모두가 자기장에 비례하기 때문이다. 그 때문에 이 픽업 코일은 dI/dt 프로브(probe)라고도 불린다. 시간에 대한 dI/dt 신호의 의존성으로부터, 고속 이온들의 생성이 성공적으로 억제되는지 여부에 대한 정보를 제공하는 핀치 다이내믹스(pinch dynamics)가 도출될 수 있다. 10 keV보다 높은 운동 에너지를 갖는 고속 이온들은 파편 완화 시스템(debris mitigation system)에 의해 좀처럼 멈춰질 수 없고, 따라서 그것들은 콜렉터 미러(collector mirror)의 광학 코팅을 스퍼터하기 때문에 유해하다. 적어도 1년의 콜렉터 수명을 달성하기 위해서는, 고속 이온들의 생성을 성공적으로 감소시키는 것이 필요하다. 이것은 위에 설명된 제어 유닛을 이용하여 획득될 수 있다.
상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들은 움직이는 표면(들), 특히 움직이는 전극 표면(들)의 움직이는 방향에 대하여 움직이는 표면(들)의 동일한 측면 위치(lateral location)에 인가될 수 있다. 유리한 실시예에서, 연속적인 펄스들은 이 움직이는 방향에 대하여 상이한 측면 위치들에서 인가된다. 이것은 표면(들)에 도포된 액상 재료의 보다 나은 사용을 허용하고 또한 생성된 플라스마의 보다 나은 공간 분포를 달성하기 위해 이용될 수 있다. 이 컨텍스트에서 용어 측면(lateral)은 표면 상에서 그 표면의 움직이는 방향과 직각을 이루는 방향을 의미한다. 이러한 기법에 의해 방전 볼륨은 이 볼륨이 통상적으로 작은 확장을 갖는 방향으로 확장될 수 있다. 방전 클라우드 또는 볼륨의 공간 변동은 단일 펄스만의 인가와 비교하여 변화하지 않기 때문에, 방전 볼륨의 상대적 변동은 그러한 기법에 의해 더 작아진다. 더욱이, 움직이는 표면 상의 에너지 빔 펄스들의 임팩트 포인트들을 적절히 분포시킴으로써, 방전 볼륨인 광 방출 볼륨은, 그 광 방출 볼륨을 광학 시스템, 예를 들면, 리소그래피 스캐너의 광학 시스템의 수용 영역(acceptance area)에 최적으로 적응시키고, 따라서 생성된 방사선의 보다 효과적인 사용을 허용하기 위해, 적절하게 형성될 수 있다.
각각의 방전 내의 연속적인 펄스들의 측면 위치를 변경하는 것에 더하여 또는 그 대신에, 적어도 2개의 상이한 전기 방전들의 펄스 그룹들, 바람직하게는 연속적인 전기 방전들의 펄스 그룹들 - 각 펄스 그룹은 대응하는 전기 방전의 연속적인 펄스들로 형성됨 - 이 상이한 측면 위치들에 인가될 수 있다.
유리한 실시예에서 상기 에너지 빔 펄스들은, 각각의 방전 내의 연속적인 펄스들이든 상이한 전기 방전들의 펄스 그룹들이든, 움직이는 표면(들) 상에 임팩트 포인트들의 주기적으로 반복하는 패턴이 달성되도록 움직이는 표면(들)에 인가된다. 이 패턴은 대응하는 표면의 움직임, 펄스들 사이의 시간 간격들 및 펄스들의 측면 분포의 조합으로서 생긴다. 예를 들면, 그 패턴은 임팩트 포인트들의 원형 분포에 근사하도록 선택될 수 있고 또는 3개의 펄스들 또는 펄스 그룹들로부터 생기는 3개의 임팩트 포인트들 - 이 임팩트 포인트들 각각은 이등변 삼각형의 코너를 형성함 - 을 포함하도록 선택될 수 있다.
위에 제안된 진단 및 제어 유닛은 또한 콜렉팅가능한 볼륨 내의 EUV 강도의 또는 방출 볼륨의 원하는 지오메트리가 달성되도록 펄스들 또는 펄스 그룹들의 측면 위치들을 제어하기 위해 사용될 수 있다.
제안된 방법 및 장치는 청구항들의 범위를 제한하지 않고 첨부 도면들과 관련하여 하기에 설명된다.
도 1은 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 생성하기 위한 장치의 개략도이다.
도 2는 하나의 전기 방전의 시간 주기 내에 인가되는 연속적인 펄스들 사이의 시간 지연을 나타내는 개략도이다.
도 3은 종래 기술에 따른 하나의 단일 레이저 펄스에 의해 생성된 플라스마에 의해 방출되는 EUV 방사선의 개략적인 이미지이다.
도 4는 본 발명에 따른 2개의 연속적인 레이저 펄스들로 생성된 플라스마에 의해 방출되는 EUV 방사선의 개략적인 이미지이다.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 움직이는 표면 상의 임팩트 포인트들의 패턴들의 개략도이다.
도 1은 본 발명이 적용될 수 있으며 본 발명의 장치의 일부일 수 있는 EUV 방사선 또는 소프트 x선을 생성하기 위한 장치의 개략 측면도를 나타낸다. 이 장치는 진공 챔버(vacuum chamber) 내에 배열된 2개의 전극들(1, 2)을 포함한다. 디스크 형상의 전극들(1, 2)은 회전가능하게 장착되는데, 즉, 그것들은 동작 동안에 회전축(3)을 중심으로 회전된다. 회전 중에 전극들(1, 2)은 대응하는 컨테이너들(4, 5) 내에 부분적으로 잠긴다. 이 컨테이너들(4, 5) 각각은 금속 용융물(6), 이 경우에는 액상 주석을 포함한다. 금속 용융물(6)은 대략 300℃의 온도에서, 즉, 주석의 230℃의 융점보다 약간 높은 온도에서 유지된다. 컨테이너들(4, 5) 내의 금속 용융물(6)은 컨테이너들에 연결된 가열 장치 또는 냉각 장치(도면에 도시되지 않음)에 의해 상기 동작 온도에서 유지된다. 회전 중에 전극들(1, 2)의 표면은 액상 금속에 의해 적셔지고 이에 따라 상기 전극들 상에 액상 금속막이 형성된다. 전극들(1, 2) 상의 액상 금속의 층 두께는 스트리퍼들(strippers, 11)에 의하여 통상적으로 0.5와 40 ㎛ 사이의 범위로 제어될 수 있다. 전극들(1, 2)로의 전류는, 절연된 피드 스루(feed through, 8)를 통해 커패시터 뱅크(7)에 연결되는, 금속 용융물(6)을 통해 공급된다.
그러한 장치에 의하면, 전극들의 표면은 그 전극들의 기재(base material)의 방전 손상(discharge wear)이 일어나지 않도록 연속적으로 재생된다. 금속 용융물을 통한 전극 휠들의 회전으로 인해 전극들과 금속 용융물 사이에 근접 열 접촉(close heat contact)이 생기고 이에 따라 가스 방전에 의해 가열된 전극 휠들은 그들의 열을 효과적으로 용융물에 방출할 수 있게 된다. 전극 휠들과 금속 용융물 사이의 낮은 옴 저항은 또한 EUV 방사선 생성을 위한 충분히 뜨거운 플라스마를 생성하는데 필요한 매우 높은 전류를 전도하는 것을 허용한다. 정교한 전류 콘택트들 또는 전류를 전달하는 커패시터 뱅크의 회전이 요구되지 않는다. 전류는 금속 용융물의 외부로부터 하나 또는 수개의 피드 스루를 통해 변화 없이(stationary) 전달될 수 있다.
전극 휠들은 유리하게는 10-4 hPa(10-4 mbar) 미만의 기본 진공을 갖는 진공 시스템에 배열된다. 어떠한 제어되지 않은 전기적 브레이크다운(electrical breakdown)도 일으키는 일 없이, 고전압, 예를 들면, 2와 10 kV 사이의 전압이 전극들에 인가될 수 있다. 이 전기적 브레이크다운은 펄스 에너지 빔의 적절한 펄스, 본 예에서는 레이저 펄스에 의해 제어된 방식으로 시작된다. 레이저 펄스(9)는 도면에 도시된 바와 같이 2개의 전극들(1, 2) 사이의 가장 좁은 지점에서 그 전극들 중 하나에 집중된다. 그 결과, 전극들(1, 2) 상의 금속막의 일부가 증발하여 전극 간극을 브리징한다. 이것은 커패시터 뱅크(7)로부터의 매우 높은 전류에 의해 수반된 이 지점에서 파괴적인 방전을 일으킨다. 전류는 이 컨텍스트에서 연료라고도 불리는 금속 증기를 그 금속 증기가 이온화되고 핀치 플라스마(15)에서 원하는 EUV 방사선을 방출하는 정도의 높은 온도까지 가열시킨다.
연료가 장치로부터 새어나오는 것을 방지하기 위하여, 장치의 앞에 파편 완화 유닛(10)이 배열된다. 이 파편 완화 유닛(10)은 장치로부터의 방사선의 직진 통과(straight pass)를 허용하지만 장치로부터 나가는 도중에 다량의 파편 입자들을 보유한다. 장치의 하우징(14)의 오염을 회피하기 위하여, 전극들(1, 2)과 하우징(14) 사이에 스크린(12)이 배열될 수 있다. 추가적인 금속 스크린(13)이 전극들(1, 2) 사이에 배열되어 응축된 금속이 다시 2개의 컨테이너들(4, 5) 안으로 흘러들어가도록 할 수 있다.
그러한 EUV 생성 장치에 의하면, 종래 기술에 따라 사용되고 구성될 때, 각각의 전기 방전을 시작하기 위해 하나의 단일 레이저 펄스가 이용된다. 도 3은 그러한 장치에서 하나의 단일 레이저 펄스에 의해 생성된 플라스마에 의해 방출되는 EUV 방사선의 개략적인 이미지를 나타낸다. 저강도 방출 영역의 가시성을 증대시키기 위해, 로그 스케일(logarithmic scale)이 취해진다. 상이한 강도들은 이 이미지에 그려진 상이한 셸(shell)들에 의해 대략 나타내어진다. 바깥 셸들은 최저 강도를 나타내고 맨 안쪽 셸은 최고 강도와 관련된다. 닫힌 원은 EUV 스캐너에 대한 전형적인 콜렉팅가능한 볼륨(20)을 표시한다. 이 이미지로부터 알 수 있는 바와 같이, 콜렉팅가능한 볼륨(20)의 바깥쪽에서도 EUV 방사선이 방출된다. 낮은 강도에도 불구하고, 콜렉팅가능한 볼륨(20)의 바깥쪽의 영역에 의해 방출된 에너지의 총량은 그것의 큰 볼륨 때문에 여전히 상당하다. 도 3에 도시된 플라스마에서, 이것은 생성된 방사선의 절반 정도만이 EUV 스캐너에서 사용될 수 있다는 것을 의미한다. 이 플라스마의 콜렉팅가능한 변환 효율은 0.8%와 같다. 이것은 그러한 EUV 생성 장치에서 주석의 증발을 위해 하나의 단일 레이저 펄스만이 이용될 때 달성될 수 있는 최대치에 가깝다.
콜렉팅가능한 변환 효율을 증가시키기 위하여, 본 방법 및 장치에서는 주석 클라우드(tin cloud)를 생성하기 위해 전기 방전마다 2개 이상의 레이저 펄스가 이용된다. 도 2는 주석을 증발시키기 위해 단지 25 ns 시간 차이를 갖는 2개의 연속적인 레이저 펄스들(18)이 이용되는 실시예를 나타낸다. 이 도면에서, 전류 펄스(19)의 지속기간은 파선으로 표시되어 있고 이 전류 펄스(19)의 처음에 2개의 연속적인 펄스들(18)이 도시되어 있다. 이 예에서, 제2 레이저 펄스는 전류 펄스(19)의 형성 전에 이미 인가된다. 2개의 연속적인 펄스들 사이의 지연은 또한 제2 레이저 펄스가 전기 방전 동안에 인가되도록 증가될 수 있다(도 2의 점선 참조). 결과로서 생기는 방출된 EUV 방사선의 공간 강도 분포는 도 4에 도시되어 있고 이것은 도 3의 이미지와 직접 비교될 수 있다. 생성된 EUV 방사선의 총량은 도 3의 것과 유사하지만, 공간 분포는 EUV 스캐너에 의해 사용될 수 있는, 닫힌 원에 의해 표시된 콜렉팅가능한 볼륨(20) 내에 훨씬 더 많이 집중되어 있다. 이 플라스마의 콜렉팅가능한 변환 효율은 약 1.3%이고 이것은 각각의 플라스마 방전에 대하여 하나의 단일 레이저 펄스만을 사용하는 것과 비교하여 50% 초과의 효율의 향상을 의미한다. 제안된 방법은 도 2에 도시된 2개의 연속적인 펄스들에 제한되지 않는다는 것은 당업자에게 명백하다. 또한 콜렉팅가능한 변환 효율을 향상시키기 위하여 전기 방전마다 3개 이상의 연속적인 레이저 펄스들이 인가될 수 있다.
연속적인 레이저 펄스들 사이의 적절한 타이밍은 각각의 고유한 트리거를 갖는 상이한 레이저들을 사용함으로써 그리고/또는 빔 스플리터들 및 지연 라인들을 사용함으로써 달성될 수 있다. 도 1에 따른 장치를 적절히 수정함으로써 양쪽 대책이 적용될 수 있다.
움직이는 전극 표면에 대하여 동일한 측면 위치에서 각각의 방전 내의 연속적인 펄스들 또는 상이한 방전들의 펄스들의 그룹들을 인가하는 대신에, 이 펄스들은 또한 회전하는 전극 휠의 표면의 움직이는 방향에 대하여 상이한 측면 위치들에서 인가될 수 있다. 주석 표면 상의 레이저 펄스들 또는 레이저 펄스 임팩트들의 그러한 분포에 의해, 하나 또는 수개의 방전에 걸쳐 평균하여 종래 기술과 비교하여 직경의 방향으로 더 많은 확장을 갖는 플라스마 핀치 또는 방사선 방출 볼륨이 형성된다. 방사상의 방향(radial direction)으로 그러한 보다 큰 직경 또는 확장에 의해 상대적 공간 변동이 감소된다. 도 1의 장치는 전극 휠의 표면 상에 레이저 펄스들의 그러한 분포를 획득하도록 되어 있기만 하면 된다. 이것은 전극 휠 상의 상이한 측면 위치들에서 초점이 맞는 수개의 레이저 광원들을 이용하거나 레이저 광원과 전극 휠의 표면 사이에 회전 또는 스캐닝 광학계를 이용함으로써 달성될 수 있다.
도 5는 움직이는 전극 표면 상의 레이저 펄스들의 인가의 그러한 측면 변화(lateral variation)로 달성될 수 있는 임팩트 패턴들의 예들을 나타낸다. 펄스들 또는 펄스 그룹들 사이의 시간 간격에 따라서 표면 상에서 도 5의 a 및 도 5의 b에 나타내어진 것과 같은 임팩트 포인트들(16)의 패턴(17)이 달성된다. 2개의 레이저 펄스들 또는 레이저 펄스 그룹들이 전극 휠들의 회전 속도와 비교하여 매우 짧은 시간 간격으로 인가되는 경우, 도 5의 a와 같은 패턴이 달성된다. 모든 펄스들이 동일한 시간 간격으로 인가되는 경우, 도 5의 b에 나타내어진 것과 같은 지그재그 패턴이 달성된다.
패턴을 위해 3개의 레이저 펄스들 또는 레이저 펄스 그룹들을 사용하면, 도 5의 c에 나타내어진 바와 같이 이등변 삼각형에 근사한 구조가 달성될 수 있다. 임팩트 포인트들(16) 각각은 삼각형의 코너에 있다. 그러한 패턴은 강화된 출력 전력의 이점과 EUV 방사선의 보다 큰 방출 영역 또는 볼륨의 이점을 결합한다. 이 방출 영역은 도 5의 a 내지 도 5의 d에서 오른쪽에 닫힌 원들로 표시되어 있다. 이 때문에 3개의 레이저 펄스들 또는 펄스 그룹들은 전극 휠들의 회전 속도와 비교하여 매우 짧은 시간 간격으로 인가될 수 있다. 다음 방전은 그 후 도 5의 c로부터 인식될 수 있는 바와 같이 보다 큰 시간 간격 후에 생성된다.
본 발명은 도면들 및 앞의 설명에서 상세히 예시되고 설명되었지만, 그러한 예시 및 설명은 제한적인 것이 아니라 설명적인 또는 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명은 개시된 실시예들에 제한되지 않는다. 위에 및 청구항들에서 기술된 상이한 실시예들은 또한 조합될 수 있다. 도면, 명세서 및 첨부된 청구항들의 검토로부터, 청구된 발명을 실시함에 있어 당업자들에 의해 개시된 실시예들에 대한 다른 변형들이 이해되고 달성될 수 있다. 예를 들면, 연속적인 펄스들의 인가는 2개의 연속적인 펄스들의 인가에 제한되지 않는다. 콜렉팅가능한 변환 효율의 원하는 증가를 달성하기 위하여 3개 이상의 레이저들 또는 연속적인 펄스들을 이용하는 것도 가능하다. 본 발명은 또한 EUV 방사선 또는 소프트 x선에 제한되지 않고 전기적으로 작동되는 방전에 의해 방출되는 임의의 종류의 광학 방사선에 적용될 수 있다.
청구항들에서, 단어 "포함하는(comprising)"은 다른 요소들 또는 단계들을 배제하지 않고, 부정관사 "a" 또는 "an"은 복수를 배제하지 않는다. 수단들이 서로 다른 종속 청구항들에 기재되어 있다는 단순한 사실이 이 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내지는 않는다. 청구항들 내의 참조 번호들은 본 청구항들의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
1 - 전극
2 - 전극
3 - 회전축
4 - 컨테이너
5 - 컨테이너
6 - 금속 용융물
7 - 커패시터 뱅크
8 - 피드 스루
9 - 레이저 펄스
10 - 파편 완화 유닛
11 - 스트리퍼들
12 - 차폐물
13 - 금속 스크린
14 - 하우징
15 - 핀치 플라스마
16 - 임팩트 포인트
17 - 패턴
18 - 연속적인 레이저 펄스들
19 - 전류 펄스
20 - 콜렉팅가능한 볼륨

Claims (17)

  1. 전기적으로 작동되는 방전들에 의하여 광학 방사선을 생성하기 위한 장치로서,
    적어도 2개의 전극들(1, 2) - 상기 전극들은, 방전 공간 내에서 서로로부터 상기 전극들(1, 2) 사이의 가스 매질(gaseous medium)에서 플라스마(15)를 점화할 수 있게 하는 거리를 두고 배열됨 -,
    상기 방전 공간을 통하여 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 액상 재료(6)를 도포하기 위한 장치, 및
    하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔(pulsed energy beams)을 상기 표면(들) 상에 지향시켜, 상기 도포된 액상 재료(6)를 적어도 부분적으로 증발시킴으로써, 상기 가스 매질의 적어도 일부를 생성하도록 되어 있는 에너지 빔 장치
    를 포함하며,
    상기 에너지 빔 장치는, 각각의 전기 방전의 시간 간격 내에서 상기 펄스 에너지 빔(들)의 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18)을 상기 표면(들) 상에 인가하도록 설계되는 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 빔 장치는, 상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18)을 300 ns 이하의 상호 시간 지연을 두고 인가하도록 설계되는 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 빔 장치는, 상기 표면(들)의 움직이는 방향에 대하여 상이한 측면 위치들(lateral locations)에서 각각의 전기 방전의 상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 및 적어도 2개의 상이한 전기 방전들의 펄스 그룹들 중 적어도 하나를 인가하도록 설계되는 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 에너지 빔 장치는, 상기 장치의 동작 중에 상기 표면(들)에서 임팩트 포인트들(impact points, 16)의 주기적으로 반복하는 패턴(17)을 달성하기 위해서 상기 펄스 에너지 빔(들)의 펄스들 또는 펄스 그룹들을 인가하도록 설계되는 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 액상 재료(6)를 도포하기 위한 장치는 상기 전극들(1, 2) 중 적어도 하나의 전극의 표면에 상기 액상 재료(6)를 도포하도록 되어 있으며, 상기 전극들(1, 2) 중 상기 적어도 하나의 전극은 동작 중에 회전하게 될 수 있는 회전가능한 휠(rotatable wheel)로서 설계되는 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 생성된 광학 방사선의 특성을 측정하도록 배열된 방사선 센서들 및 상기 방전에 의해 생성된 고속 이온들의 양을 결정하기 위한 dI/dt 프로브(probe) 중 적어도 하나를 더 포함하는 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 에너지 빔 장치에 연결되며, 상기 측정된 특성 및 결정된 고속 이온들의 양 중 적어도 하나에 기초하여 상기 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 사이의 시간 지연을 제어하는 제어 유닛을 더 포함하는 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제어 유닛은, 상기 방전에 의해 생성된 고속 이온들의 최소량 및 최대 EUV 출력 중 적어도 하나를 달성하기 위해서 상기 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 사이의 시간 지연을 제어하도록 설계되는 장치.
  9. 전기적으로 작동되는 방전들에 의하여 광학 방사선을 생성하는 방법으로서,
    방전 공간 내의 적어도 2개의 전극들(1, 2) 사이의 가스 매질에서 플라스마(15)가 점화되고 - 상기 플라스마(15)는 생성될 상기 방사선을 방출함 -,
    상기 가스 매질은, 상기 방전 공간에서 움직이는 하나 또는 수개의 표면(들)에 도포되며 하나 또는 수개의 펄스 에너지 빔(들)에 의해 적어도 부분적으로 증발되는 액상 재료(6)로부터 적어도 부분적으로 생성되며,
    각각의 전기 방전의 시간 간격 내에서 상기 펄스 에너지 빔(들)의 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18)이 상기 표면(들) 상에 인가되는 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18)은 300 ns 이하의 상호 시간 지연을 두고 인가되는 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    각각의 전기 방전의 상기 적어도 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 및 적어도 2개의 상이한 전기 방전들의 펄스 그룹들 중 적어도 하나는 상기 표면(들)의 움직이는 방향에 대하여 상이한 측면 위치들에서 인가되는 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 표면(들)이 움직이는 동안에 상기 표면(들)에서 임팩트 포인트들(16)의 주기적으로 반복하는 패턴(17)이 달성되도록 상기 펄스 에너지 빔(들)의 상기 펄스 또는 펄스 그룹들이 상기 표면(들)에 인가되는 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 생성된 광학 방사선의 특성 및 상기 방전에 의해 생성된 고속 이온들의 양 중 적어도 하나가 검출되며, 상기 검출의 측정 데이터에 기초하여 상기 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 사이의 시간 지연이 제어되는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 2개의 연속적인 펄스들(9, 18) 사이의 시간 지연은 최대 EUV 출력 및 고속 이온들의 최소량 중 적어도 하나를 달성하도록 제어되는 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 전극들(1, 2) 중 적어도 하나의 전극은 동작 중에 회전하게 되며, 상기 전극들(1, 2) 중 상기 적어도 하나의 전극의 표면에는 상기 액상 재료(6)가 도포되는 방법.
  16. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 방사선은 EUV 방사선(EUV radiation) 또는 소프트 x선(soft x-rays)인 장치.
  17. 제9항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광학 방사선은 EUV 방사선 또는 소프트 x선인 방법.
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